海藻多糖類の超音波アシスト抽出のためのデバイスと方法

バックグラウンドテクノロジー

海藻多糖は、多成分混合物の一種です。異なる抽出方法によって異なる海藻から得られた多糖類の組成と活性は大きく異なります。海藻多糖類は、多数のヒドロキシル基を含む極性高分子化合物であり、水に容易に溶けます。現在、海外および海外での海藻粗多糖の抽出は、主に希釈アルカリ、希釈酸、および温水抽出の方法を採用しています。その利点は、単純なプロセス、便利な動作、低コストですが、低抽出速度、大きな活動損失、ろ過と精製の困難などの欠点もあり、これにより、海藻多糖類の大規模な工業生産が大幅に制限されています。

海藻多糖類を抽出する従来の方法は、主に酸抽出、アルカリ抽出、酵素抽出などです。酸抽出を使用して、希釈酸水溶液に可溶な多糖類を抽出し、より低いpH値はアルギン酸塩の溶解を回避できます。アルカリ抽出は、アルカリ可溶性多糖類とアルギン酸ナトリウムを抽出するためによく使用されます。酵素抽出条件は軽度であり、海藻多糖類の自然性を効果的に維持できます。ただし、上記の抽出方法には特定の欠陥があります。酸抽出方法は、多糖類の加水分解を容易に引き起こし、アルカリ性抽出方法は多糖類の生物学的活性を容易に引き起こします。酵素抽出方法は時間がかかり、工業生産は大量の酵素が必要であり、コストは高くなります。

中国の特許CN102850410Aは、バイオテクノロジーのカテゴリーに属する廃棄物ビール酵母から海藻多糖類を抽出する方法を開示しています。この方法では、廃棄物酵母を原料として使用して、海藻多糖類を調製します。主なプロセスは、廃棄物ビール酵母を前処理して不純物を除去し、酵素を乾燥させて不活性化し、ソックスレット抽出を使用して海藻多糖類抽出物を取得し、活性炭でさらに脱色し、アルカリの金属塩で沈殿し、脱プロタイン化し、イオン交換と乾燥した栄養補給との濃縮性を除去します。純度は98.5％以上に達し、これは医学、化粧品、食品の分野で使用できます。本発明には、高原材料の利用率、低コスト、単純なプロセス、簡単な方法、安全な操作、高製品の純度の特徴があり、工業化が容易です。ただし、プロセス全体に必要な時間は依然として比較的長く、時間がかかり、労働消費量などの欠陥があります。

発明コンテンツ

以前のARTの欠点を克服するために、本発明は、海藻多糖類の超音波アシスト抽出のデバイスと方法を提供します。

海藻多糖類の超音波アシスト抽出のためのデバイス、抽出反応器、超音波発生器、温度制御装置を含むデバイスは、抽出チューブを抽出チューブで提供し、抽出チューブのチューブ壁には、穴の多い穴の複数性があります。対応する超音波プローブを介した抽出反応器のうち、超音波プローブは、抽出反応器および抽出チューブの外側に均等に配置されています。温度コントロールデバイスは、温度コントローラー、温度検知プローブ、加熱チューブ、温度センシングプローブと加熱チューブを温度コントローラーに接続し、温度センシングプローブと加熱チューブが抽出チューブに配置されています。抽出反応器の内側の空洞の底は、ポンプに接続されています。

本発明のスルーホールの設計により、抽出液は抽出液に浸透して効果的な抽出を実現するだけでなく、抽出液体の破片が抽出液に混合されないようにすることができます。これは、処理の次のステップに便利です。さらに、抽出チューブの液体と抽出反応器の液体が循環交互の交互に実現するのに役立ちます。抽出チューブ内の液体の濃度が高くなると、抽出チューブの外側の抽出反応器に流れ始めます。同時に、抽出チューブの外側の抽出反応器の液体が抽出チューブに入り、抽出効率に対する高い粘度の影響を回避します。抽出が完了すると、抽出リアクターの内側の空洞の底に接続されたポンプによって抽出物を汲み出すことができます。これは、自動化をより助長します。

本発明では、抽出反応器に複数の超音波プローブが均等に配置されているため、超音波作用が均一で抽出効果が優れているようにします。温度センシングプローブと加熱チューブは、抽出チューブに配置されており、温度をより効果的に制御できます。

できれば、デバイスには攪拌装置も含まれ、攪拌装置には炒め物と攪拌パドルが含まれ、攪拌パドルが炒め物に接続され、攪拌パドルは抽出反応器の上部から伸び、抽出チューブにあります。さらに抽出効率を改善します。

好ましくは、抽出チューブの上端と下端は、それぞれ抽出反応器の上端と下端から分離されています。処理される抽出物の超音波エネルギーを均等かつスムーズに実行することができ、抽出効率が改善されます。

できれば、抽出チューブは抽出反応器に濃度に配置されています。

海藻多糖類の超音波アシスト抽出の方法は、次の手順を含みます。

（1）昆布、ヒジキ、またはワカメを粉砕し、60メッシュのふるいを通り過ぎ、老化紙の袋またはガーゼに昆布を入れて抽出物を得る。

（2）抽出物を抽出チューブに入れ、抽出反応器に一定量の水を加え、抽出物を得るために一定期間超音波粉砕により抽出する。抽出反応器のさまざまな条件は、それぞれ次のように制御されます。1：32-46の材料液体質量比、20-100 kHzの超音波周波数、120-200 Wの超音波パワー、抽出温度25-55°C、抽出時間22〜28分。

（3）抽出物をさらに遠心分離、濃縮、エタノール沈殿させ、ろ過して粗藻類多糖類を得る。

（4）DEAEセルロースカラムクロマトグラフィーによる粗海藻多糖類を精製し、最後に乾燥または凍結乾燥して純粋な海藻多糖類を得る。

できれば、ステップ（2）では、材料液体質量比は1：35-38、超音波周波数は35-60kHz、超音波パワーは145-167W、抽出温度は30〜40°C、抽出時間は23〜26minです。

できれば、ステップ（3）では、遠心分離後の抽出物を元の体積の1/5-1/7に濃縮し、濃縮物とエタノールの体積比は1：3.2-3.7です。

好ましくは、ステップ（4）では、溶離液はpH 7.2、0.01mol/L NAH2PO4-NAHPO4バッファーです。

本発明のステップ（2）は、実際の条件に応じて2回以上繰り返し抽出することができます。 DEAEセルロースカラムクロマトグラフィーがステップ（4）の精製に使用される場合、実際の条件に応じて溶出速度を調整できます。

本発明は工業生産に適しており、そのスケーリングされた生産は依然として良好な抽出効果を維持することができ、抽出温度を低下させ、抽出速度を改善するだけでなく、抽出時間を大幅に短縮する。

超音波支援抽出は、超音波の高周波振動によって生成されるキャビテーション、機械的および熱効果を使用して、物体内に局所高温と高圧環境を形成し、植物および動物細胞組織の変形と破裂を引き起こし、細胞内の有効成分の溶解を促進します。有効成分の損失が少なく、抽出効率が高いという利点があります。

オブジェクトが同じエネルギーで異なる周波数で超音波によって作用すると、結果は異なる場合があります。もちろん、同じ周波数であるが異なるパワー、つまり異なるエネルギーを持つ超音波の結果も異なります。

本発明によって抽出された海藻多糖類は、飲料、経口液体、カプセル、その他の製品に発達させることができます。

本発明の方法は、シンプルで操作が簡単です。本発明の方法によって抽出された海藻多糖類は、時間が短く、純度が高く、98％以上に達する可能性があります。コストを節約し、エネルギー消費を削減し、自動化を促進するだけでなく、抽出効率を向上させることもできます。